Thèse présentée par Safia Mohand Ousaid pour obtenir le grade de
Docteur en Physique de l’Université Sorbonne Paris Nord
Ce travail porte sur l’étude de l’oscillation paramétrique optique multi-longueurs d’onde sans cavité externe dans les cristaux photoniques non linéaires PPLT-1D et 2D. Nous avons, d’abord, étudié numériquement la génération paramétrique optique dans les PPLT-1D et 2D de différentes périodes du réseau afin d’obtenir une génération large bande et/ou accordable. Ces études nous ont conduit à proposer une nouvelle version de l’équation de Sellmeier du LiTaO3 plus précise que celles rapportées dans la littérature. Nous avons, particulièrement, étudié des échantillons circulaires afin de s’affranchir de la réfraction. A titre d’exemple, dans le cas d’une période de 7.66µm, nous avons observé un chevauchement du signal et de l’idler induisant la génération d’une interaction large bande de 180nm. Par la suite, nous avons démontré expérimentalement l’existence d’une oscillation paramétrique optique multi-résonante dans des cristaux photoniques non linéaires PPLT-1D et 2D sans utiliser des miroirs externes et dans une configuration co-propagative. Les facettes polies des échantillons agissent comme des miroirs de cavité amplifiant simultanément plusieurs fréquences. L’étude de l’échantillon avec une période de 8.52µm montre un seuil d’oscillation des dispositifs de 96MW/cm2 et 160MW/cm2 pour l’échantillon 1D et 2D, respectivement. Nous avons observé l’apparition d’un second OPO2 généré par la même pompe et expliqué son origine par une variation locale de l’indice de réfraction qui modifie les conditions de quasi-accord de phase. Cette variation d’indice provient notamment de l’effet cascade quadratique qui est un effet quasi-Kerr optique dû à une interaction inverse du faisceau généré avec sa pompe. L’autre contribution provient de l’effet électrooptique qui trouve son origine notamment dans les effets dus à la rectification optique, l’effet pyroélectrique et l’effet photo-induit. Nous avons mis en évidence l’existence d’un point de croisement qui apparait à la température T=64°C où les deux processus OPO1 et OPO2 se superposent. Enfin, nous avons montré que ces phénomènes apparaissent également dans les autres échantillons de périodes différentes.
Membre du jury
Patricia SEGONDS NEEL, Grenoble, Rapporteuse
François SANCHEZ Université d’Angers, Rapporteur
Gérard AKA Université PSL
Régis KREMER Université de Lorraine
Francisco PERALES, LPL, Université Sorbonne Paris Nord
Lung Han PENG National Taiwan University
Youcef OUERDANE Université de Saint Etienne
Azzedine BOUDRIOUA, LPL, Université Sorbonne Paris Nord, Directeur de Thèse
Mots clés : Optique non linéaire, Oscillateur paramétrique optique, Génération paramétrique optique
Soutenance : Le 30 Juin 2021 à 14h00